JP5324178B2 - 光ファイバ保持構造 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ保持構造に係り、特に、光ファイバを保持するのに好適な光ファイバ保持構造に関する。

従来から、光ファイバを用いた光通信には、光レセプタクルと称される光モジュール部品が採用されていた。

図１１は、このような従来から採用されていた光レセプタクル１を示したものであり、この光レセプタクル１は、図１１における右端部に、略円筒形状のホルダ部２を有している。

ホルダ部２の図１１における左端部近傍には、円環状のフランジ部３が周設されている。

ホルダ部２の内周面における図１１の左端部には、円環状のフェルール当接部５が、径方向における内側（ホルダ部２の中心側）に向かって延出形成されており、このフェルール当接部５の図１１における右端面５ａは、後述するフェルールが当接する当接面５ａとされている。

ホルダ部２の図１１における左端には、厚肉円板状のレンズ部7が連設されており、このレンズ部７は、図１１における右端面が平坦な光学面７ａに形成されているとともに、図１１における左端面が凸面７ｂに形成されている。

レンズ部７には、ホルダ部２の反対側に向かって延びる円筒形状の光素子取付部８が連設されており、この光素子取付部８の図１１における左端面側には、半導体レーザ等の光素子が、接着等の取り付け方法によって取り付け可能とされている。

そして、このような光レセプタクル１は、図１２に示すように、ホルダ部２内に、光ファイバ１０における先端側の所定範囲の部位（以下、先端部と称する）が、この光ファイバ１０の先端部を保持する円筒形状のフェルール１１とともに挿入されて保持されるようになっている。

なお、図１２におけるフェルール１１は、ホルダ部２内に完全に挿入された挿入状態において、その先端面である光レセプタクル１側の端面（図１２における左端面）が、ホルダ部２におけるフェルール当接部５の当接面５ａに当接されるようになっている。

また、フェルール１１の基端部（光レセプタクル１側と反対側の端部）には、フェルール１１を保持する金属製の筒状の保持金具１２が周設されており、この保持金具１２は、コネクタ筐体１４（図１２においてはＬＣコネクタ筐体）内に保持されている。

なお、フェルール１１、保持金具１２およびコネクタ筐体１４によって、光ファイバ１０を光レセプタクル１に接続するための光コネクタが構成されるようになっている。

このような光コネクタは、ホルダ部２内への光ファイバ１０の先端部およびフェルール１１の挿入状態において、コネクタ筐体１４の先端部がホルダ部２の外周面に遊嵌された上で、プッシュプル機構の図示しない固定手段を介して光レセプタクル１に固定されるようになっている。

このようにして、従来は、光レセプタクル１のホルダ部２内に、光ファイバ１０の先端部がフェルール１１とともに挿入されて保持されるようになっていた。

そして、このように、光ファイバ１０の先端部がフェルール１１とともにホルダ部２内に保持され、光素子取付部８に光素子が取り付けられた状態において、光レセプタクル１は、光素子と光ファイバ１０とをレンズ部７を介して光結合するようになっていた。

さらに、従来から、この種の光レセプタクル１に光素子が取り付けられた光モジュールには、ウイグル特性が良好であることが要求されたいた。

ここで、ウイグル特性とは、光レセプタクル（ホルダ部）内に光ファイバの先端部とともにフェルールを挿入し、かつ、光レセプタクルに光素子を取り付けた状態において、光コネクタに対して光ファイバの先端部の光軸に直交する方向に荷重（以下、横荷重と称する）を作用させた場合に、光素子と光ファイバとの光結合効率が横荷重の変化に応じてどのように変化するかを示す光結合効率の荷重特性とされている。

そして、ウイグル特性が良好であるということは、横荷重の増加にかかわらず、光結合効率の減衰が少ないことを意味している。

特開２００６−１８４３３８号公報

しかしながら、図１２に示したように、従来は、ホルダ部２内への光ファイバ１０の先端部およびフェルール１１の挿入状態において、ホルダ部２と保持金具１２との間に、フェルール１１の長手方向（換言すれば、光ファイバ１０の先端部の光軸ＯＡ方向）に沿った間隙部ｄが形成されていたため、この間隙部ｄによってフェルール１１が光ファイバ１０の先端部とともに光ファイバ１０の先端部の光軸ＯＡに直交する方向に変形し易い状態となっていた。

このため、横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を保持することができず、この結果、ウイグル特性が悪化してしまうといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、ウイグル特性を向上させることができる光ファイバ保持構造を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光ファイバ保持構造の特徴は、光ファイバと光素子とを光結合するための光レセプタクルにおける筒状のホルダと、前記光ファイバの先端部を保持するフェルールと、このフェルールの基端部を保持する保持金具とを備え、前記ホルダ内に前記光ファイバの先端部を前記フェルールとともに挿入して保持する光ファイバ保持構造であって、前記ホルダに形成された前記フェルールの当接面への前記フェルールの先端面の当接をともなう前記ホルダ内への前記光ファイバの先端部および前記フェルールの挿入状態において、前記ホルダの先端面と前記保持金具の先端面との間の間隙を埋めるスペーサを備え、前記スペーサが、前記フェルールの外周に着脱可能とされた環状体からなり、前記ホルダは、樹脂材料を用いて前記光レセプタクルのレンズと一体的に形成されている点にある。

そして、この請求項１に係る発明によれば、スペーサによってホルダと保持金具との間の間隙を埋めることにより、横荷重に対する光ファイバの形状安定性を高めることができるので、ウイグル特性を向上させることができる。また、スペーサをホルダとは別体の環状体によって簡易に形成することができるので、スペーサの製造コストおよび交換コストを抑えることができる。また、ホルダは、樹脂材料を用いて前記光レセプタクルのレンズと一体的に形成されているので、光学的特性が優れたものとなる。

さらにまた、請求項２に係る光ファイバ保持構造の特徴は、請求項１において、前記保持金具を保持するコネクタ筐体を備え、前記スペーサが、前記環状体と、前記挿入状態かつ前記フェルールへの前記環状体の装着状態において前記環状体と前記保持金具との間に挟まれる前記コネクタ筐体の一部とからなる点にある。

本発明に係る光ファイバ保持構造によれば、ウイグル特性を向上させることができ、ひいては、光ファイバを用いた安定的な光通信を実現することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る光ファイバ保持構造の第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。

なお、従来と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。

図１は、本実施形態における光ファイバ保持構造１７を示したものである。

この光ファイバ保持構造１７は、ホルダとしての図１１に示した光レセプタクル１における筒状（略円筒形状）のホルダ部２と、光ファイバ１０の先端部を保持する円筒形状のフェルール１１と、このフェルール１１の基端部（図１における右端部）を保持する保持金具１２と、この保持金具１２を保持するコネクタ筐体１４とを有している。

なお、本実施形態においては、保持金具１２が、その先端部に形成されたテーパ面１２ａをコネクタ筐体１４の内周面に突設された突起部１４ａに圧接させるようにしてコネクタ筐体１４内に保持されており、このような保持金具１２およびコネクタ筐体１４は、フェルール１１とともに光コネクタとしてのＬＣコネクタを構成している。ＬＣコネクタは、小型で高密度実装が可能なプッシュプル型コネクタであり、構内配線や交換機等の用途に適している。なお、ＬＣコネクタは、後述するＳＣコネクタに対してフェルール径が１／２となっている。

また、光レセプタクル１は、樹脂材料を用いた射出成形法等によって一体的に形成されている。

そして、光ファイバ保持構造１７は、図１２に示した構成と同様に、光ファイバ１０の先端部を、フェルール１１とともにホルダ部２内に挿入し、フェルール１１の先端面をホルダ部２におけるフェルール当接部５の当接面５ａに当接させ、コネクタ筐体１４をホルダ部２の外周に遊嵌させるようにして、光ファイバ１０を光素子との光結合が可能な位置に保持するようになっている。

ただし、本実施形態においては、従来の構成とは異なり、ウイグル特性を向上させるための手段が講じられている。

すなわち、本実施形態における光ファイバ保持構造１７は、ホルダ部２内への光ファイバ１０の先端部およびフェルール１１の挿入状態（以下、ファイバ挿入状態と称する）におけるホルダ部２と保持金具１２との間の間隙を埋めるスペーサを備えている。

より具体的には、図１に示すように、本実施形態におけるスペーサは、円環状の環状体１８とされている。

すなわち、環状体１８には、その内径がフェルール１１の外径よりもわずかに大きく形成された円形の貫通孔１８ａが穿設されており、この貫通孔１８ａを介して環状体１８をフェルール１１の外周に着脱させることができるようになっている。

そして、図１に示すように、環状体１８は、ファイバ挿入状態におけるフェルール１１への装着状態において、ホルダ部２における保持金具１２に臨む先端面（図１における右端面）と保持金具１２におけるホルダ部２に臨む先端面（図１における左端面）との間に挟まれることによって、図１２において間隙部ｄとされていた空間を埋めることができるようになっている。

これにより、横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を高めることができるので、ウイグル特性を向上させることができる。

また、スペーサをホルダ部２とは別体の簡易な構成の環状体１８によって形成することによって、スペーサの製造コストおよび交換コストを抑えることができる。

なお、環状体１８は、アルミニウム、黄銅、チタン、またはリン青銅等の金属材料や、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＢＴ、またはＰＥＩ等の樹脂材料によって形成することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
次に、図２は、本実施形態の第１変形例を示したものであり、本変形例における光ファイバ保持構造２０は、スペーサが、フェルール１１の外周に着脱可能とされた環状体１８からなる点については、図１に示した構成と同様である。

ただし、本変形例においては、光コネクタの構成が図１に示した光ファイバ保持構造１７とは異なっている。

すなわち、本実施形態においては、保持金具２１が、その先頭部に形成された円筒形状の外周面２１ａをコネクタ筐体２２の内周面に圧接させるようにしてコネクタ筐体２２内に保持されており、このような保持金具２１およびコネクタ筐体２２は、フェルール１１とともに光コネクタとしてのＭＵコネクタを構成している。ＭＵコネクタも、ＬＣコネクタと同様に小型で高密度実装が可能なプッシュプル型コネクタであり、局内装置や光中継機器等の用途に適している。また、ＭＵコネクタも、後述するＳＣコネクタに対してフェルール径が１／２となっている。

このような本変形例においても、環状体１８によってファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具２１との間の間隙を埋めることができるので、ウイグル特性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストおよび交換コストを抑えることができる。
（第１実施形態の第２変形例）
次に、図３および図４は、本実施形態の第２変形例を示したものであり、本変形例における光ファイバ保持構造２４は、スペーサとして、フェルール１１の外周面に着脱可能とされた環状体１８を有する点については、図１に示した構成と同様である。

ただし、本変形例においては、スペーサの構成および光コネクタの構成が図１に示した光ファイバ保持構造１７とは異なっている。

すなわち、図３に示すように、本変形例において、コネクタ筐体２５の内周面には、コネクタ筐体２５の一部として、コネクタ筐体２５の内周面の径方向における内側に向かう円環状の筐体環状部位２６が形成されており、この筐体環状部位２６の内径は、保持金具２７の先端部の外径よりも小さく、かつ、フェルール１１の外径よりもわずかに大きく形成されている。

そして、このような筐体環状部位２６は、環状体１８とともにスペーサを構成するようになっている。

すなわち、図４に示すように、筐体環状部位２６は、フェルール１１への環状体１８の装着状態におけるファイバ挿入状態において、環状体１８と保持金具２７の先端面２７ａとの間に挟まれるようにして、環状体１８とともにファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具２７との間の間隙を埋めるようになっている。

また、本実施形態において、フェルール１１、保持金具２７およびコネクタ筐体２５は、光コネクタとしてのＳＣコネクタを構成している。ＳＣコネクタは、ＬＡＮの世界標準となっている現在最も一般的なプッシュプル型コネクタであり、ＬＡＮ 、ＣＡＴＶ、公衆通信回線または伝送システム等の用途に適している。

このような本変形例においても、環状体１８および筐体環状部位２６によってファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具２７との間の間隙を埋めることができるので、ウイグル特性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストおよび交換コストを抑えることができる。

（参考形態）
次に、光ファイバ保持構造の参考形態について、図５乃至図１０を参照して説明する。

なお、第１実施形態と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。

図５、図６は、本参考形態における光ファイバ保持構造３０を示したものであり、この光ファイバ保持構造３０は、ホルダ部２、フェルール１１、保持金具１２、コネクタ筐体１４およびスペーサを備えている点で、図１に示した第１実施形態の光ファイバ保持構造１７と同様である。

さらに、本参考形態における光ファイバ保持構造３０は、図１に示したものと同様に、ＬＣコネクタに適用されるようになっている。

ただし、本参考形態における光ファイバ保持構造３０は、スペーサの構成が図１に示した光ファイバ保持構造１７とは異なっている。

すなわち、図５に示すように、本参考形態においては、スペーサが、ホルダ部２における保持金具１２に臨む先端面２ａに、ホルダ部２と一体的に形成された円環状の環状部３２とされている。

環状部３２には、その内径がホルダ部２の内径と同径とされた円形の貫通孔３２ａが、ホルダ部２の内周面と同心状に穿設されており、この貫通孔３２ａを通してフェルール１１をホルダ部２内へと挿入することができるようになっている。

そして、図６に示すように、環状部３２は、ファイバ挿入状態において、保持金具１２におけるホルダ部２および環状部３２に臨む先端面（図６における左端面）に当接することによって、図１２において間隙部ｄとされていた空間を埋めることができるようになっている。

したがって、本参考形態においても、第１実施形態と同様に、スペーサによってファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具１２との間の間隙を埋めることができるので、横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を高めることができ、ウイグル特性を向上させることができる。

また、スペーサを簡易な構成の環状部３２によって形成することによって、スペーサの製造コストを抑えることができる。また、本参考形態によれば、スペーサとして、ホルダ部２と一体の環状部３２を用いることにより、部品点数を削減することができるとともに、光レセプタクルと光コネクタとの接続の際にスペーサを設置する工程を必要としないため、光レセプタクルと光コネクタとの接続を簡便に行うことができる。

なお、環状部３２は、コスト削減の観点から、光レセプタクル１と同一の材料によって形成することが好ましい。

（参考形態の第１変形例）
次に、図７は、参考形態の第１変形例を示したものであり、本変形例の光ファイバ保持構造３４は、図５、６に示した光ファイバ保持構造３０との相違点が、図２に示したＭＵコネクタに適用される点にあり、スペーサの構成については、図５、６に示した光ファイバ保持構造３０と同様である。

したがって、本変形例においても、環状部３２からなるスペーサによってファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具２１との間の間隙を埋めることができるので、横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を高めてウイグル特性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストの低廉化および光レセプタクルと光コネクタとの接続の円滑化を図ることができる。

（参考形態の第２変形例）
次に、図８は、参考形態の第２変形例を示したものであり、本変形例の光ファイバ保持構造３５は、スペーサとして、ホルダ部２に一体的に形成された環状部３２を備えている点については、図５、６に示した構成と同様である。

ただし、本変形例における光ファイバ保持構造３５は、図３に示したＳＣコネクタに適用されるようになっており、このＳＣコネクタにおけるコネクタ筐体２５に形成された筐体環状部位２６が、環状部３２とともにスペーサを構成するようになっている。

すなわち、図８に示すように、ファイバ挿入状態において、環状部３２は、筐体環状部位２６に当接することによって、筐体環状部位２６とともにファイバ挿入状態におけるホルダ部２と保持金具２７との間の間隙を埋めるようになっている。

これにより、本変形例においても、横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を高めてウイグル特性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストの低廉化および光レセプタクルと光コネクタとの接続の円滑化を図ることができる。

次に、本発明の実施例として、光レセプタクル１に対するウイグル特性試験の試験結果について説明する。

なお、本ウイグル特性試験においては、図９に示すように、光素子取付部８に光素子としての半導体レーザ（不図示）を取り付けるとともに、光ファイバ１０の先端部が保持されたフェルール１１を、保持金具１２に保持されるとともに、環状体１８が装着された状態としてホルダ部２内に挿入し、フェルール１１の先端面をホルダ部２内の当接面５ａに当接させることによって、ホルダ部２と保持金具１２との間に環状体１８が挟まれた実験系を用意した。

なお、本試験においては、コネクタ筐体１４は設けずに、保持金具１２を剥き出しの状態にした。また、本試験においては、光レセプタクル１をポリエーテルイミドによって一体成形した。さらに、図９に示すように、本試験においては、レンズ部７の厚さｔ_１を３〔ｍｍ〕、フェルール当接部５の厚さｔ_２を０．３〔ｍｍ〕、ファイバ挿入状態における当接面５ａから保持金具１２の先端面までの光軸ＯＡ方向の距離ｔ_３を４．９３〔ｍｍ〕、ファイバ挿入状態におけるホルダ部２の先端面から保持金具１２の先端面までの距離すなわち環状体１８の厚さｔ_４を０．８９〔ｍｍ〕とした。さらにまた、本試験においては、光レセプタクル１を、フェルール１１の長手方向すなわち光ファイバ１０の先端部の光軸ＯＡ方向が水平状態となるように横向きに配置した。

そして、このような実験系において、図９に示すように、保持金具１２に対して鉛直下方の荷重〔Ｎ〕（横荷重）を作用させて、半導体レーザと光ファイバ１０との光結合効率についての荷重特性、すなわち、ウイグル特性を調べた。

また、比較例として、図９の実験系から環状体１８のみを除外した従来のファイバ保持構造に相当する実験系を用意し、これについても、図９と同様に、光レセプタクル１のウイグル特性を調べた。

この結果、図１０に示すような試験結果が得られた。

図１０に示すように、本実施例の方が、比較例に比べて荷重の増加に対する光結合効率〔ｄＢ〕の安定性が優れていることが分かる。これは、環状体１８によってフェルール１１の外周面が補強された結果、このフェルール１１に保持されている光ファイバ１０の形状安定性が高められたことによるものと推測される。

以上述べたように、本発明によれば、スペーサによって横荷重に対する光ファイバ１０の形状安定性を高めることができるので、簡易な構成によってウイグル特性を向上させることができ、ひいては、光通信の安定性を確保することができるとともにコストを削減することができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る光ファイバ保持構造の第１実施形態を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の第１実施形態の第１変形例を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の第１実施形態の第２変形例を示す一部構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の第１実施形態の第２変形例を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の参考形態を示す一部構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の参考形態を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の参考形態の第１変形例を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の参考形態の第２変形例を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の実施例を示す構成図 本発明に係る光ファイバ保持構造の実施例を示すグラフ 従来から採用されていた光レセプタクルを示す構成図 従来のファイバ保持構造を示す構成図

符号の説明

１ 光レセプタクル
２ ホルダ部
１０ 光ファイバ
１１ フェルール
１２ 保持金具
１７ 光ファイバ保持構造
１８ 環状体

Claims (1)

1. 光ファイバと光素子とを光結合するための光レセプタクルにおける筒状のホルダと、
   前記光ファイバの先端部を保持するフェルールと、
   このフェルールの基端部を保持する保持金具と
   を備え、
   前記ホルダ内に前記光ファイバの先端部を前記フェルールとともに挿入して保持する光ファイバ保持構造であって、
   前記ホルダに形成された前記フェルールの当接面への前記フェルールの先端面の当接をともなう前記ホルダ内への前記光ファイバの先端部および前記フェルールの挿入状態において、前記ホルダの先端面と前記保持金具の先端面との間の間隙を埋めるスペーサを備え、
   前記スペーサが、前記フェルールの外周に着脱可能とされた環状体からなり、
   前記ホルダは、樹脂材料を用いて前記光レセプタクルのレンズと一体的に形成されていること
   を特徴とする光ファイバ保持構造。

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